【導讀】心率一般是指人一分鐘心跳的次數(shù)，它是反映人體循環(huán)系統(tǒng)機能的重要參數(shù)，因此，對心率進行測量，在臨床上具有重要的意義。論文首先介紹了心率計系統(tǒng)的基本原理，接著確定了設計方案。設計方案以單片機為。核心，還包括LED顯示電路模塊、傳感器整形放大電路。闡述了軟硬件方面心率計系統(tǒng)開。發(fā)的整個過程以及相關的技術問題。本系統(tǒng)硬件部分采用壓電陶瓷傳感器，將人微弱的脈。擴展I/O口并作為LED顯示接口，并用74LS244緩沖器提高驅動能力。軟件部分用匯編語。言對單片機進行編程，主要實現(xiàn)了定時、計數(shù)中斷以及字型碼轉換。軟硬件調(diào)試成功，系。統(tǒng)運行正常，能較準確地測量人的一分鐘心率值。

　　

【正文】 器未啟動則無操作，如計數(shù)器正運行在則停止計數(shù)。 =10 達到計數(shù)值（計數(shù)器減為 0）后停止。 =11 啟動。如計數(shù)器沒運行，則在裝入計數(shù)值后開始計數(shù)；如計數(shù)器已運行，則在當前計數(shù)值計滿后，再以新的計數(shù)值進行計數(shù)。 在實際應用中使用較為普遍的是以軟件來代替硬件譯碼，這樣只需要一個接口芯片就可以實現(xiàn)多位 LED 顯示器的顯示，例如以 8155 作接口電路。本設計采用 8155 作 LED 顯示器接口。 用 8155 作接口電路的連接 : 實際使用的 LED 顯示器都是多位的。對多位 LED 顯示器，通常都是采用動態(tài)掃描的方法進行顯示，即逐個地循環(huán)地點亮各位顯示器。這樣雖然在任一時刻只有一位顯示器被點亮，但是由于人眼具有視覺殘留效應，看起來與全部顯示器持續(xù)點亮效果完全一樣。為了顯示 LED 顯示器的動態(tài)掃描，除了要給顯示器提供段（字形代碼）的輸入之外，還要對顯示器加位的控制，這就是通常所說的段控和位控。因此多位 LED 顯示器接口電路需要有兩個輸出口，其中一個用于輸出 8 條段控線（有小數(shù)點顯示）；另一個用于輸出位控線，位控線的數(shù)目等于顯示器的位數(shù)。 顯示緩沖器： 為了存放顯 示的數(shù)字或字符，通常在內(nèi)部 RAM 中設置顯示緩沖器，其單元個數(shù)與LED 顯示器位數(shù)相同。 74LS244 緩沖器芯片介紹 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 T7 T6 T5 T4 T3 T2 T1 T0 安徽機電職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 21 74LS244 是一種三態(tài)輸出的八緩沖器和線驅動器，該芯片的引腳圖如圖 312 所示。 圖 312 74LS244 引腳圖 從圖可見，該緩沖器有 8 個輸入端，分為兩路 ——1A1～ 1A4， 2A1～ 2A4，同時 8 個輸出端，也分為兩路 ——1Y1～ 1Y4， 2Y1～ 2Y4，分別由 2 個門控信號 1G 和 2G 控制，當記為低電平時， 1Y1～ 1Y4 的電平與 1A1～ 1A4 的電平相同，即輸出反映輸入電平的 高低；同樣，當 2G 為低電平時， 1Y1～ 1Y4 的電平與 2A1～ 2A4 的電平和同。而當 1G（或 2G）為高電平時，輸出 1A1～ 1A4（或 2A1～ 2A4）為高阻態(tài)。經(jīng) 74LS244 緩沖后，輸入信號被驅動，輸出信號的驅動能力加大了。 74LS244 緩沖器主要用于三態(tài)輸出的存儲地址驅動器、時鐘驅動器和總線定向接收器和定向發(fā)送器等。 安徽機電職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 22 第四章 心率計系統(tǒng)軟件設計 軟件設計思路及流程圖 本設計軟件 思路為：程序先是完成對堆棧的設置，設 T0 方式 1 計數(shù)， T1 方式 1 定時，定時器溢出產(chǎn)生中斷，每次中斷間隔 125 ms，每 8 個 125ms 為 1s，每 1s 使 32H 內(nèi)容加 1，當其內(nèi)容為 60 時，即表示已到 60s，為 1 分鐘定時。定時 /計數(shù)器 0 計數(shù)值實時刷新，轉換為相應的 BCD 碼，送顯示部分顯示，顯示采用逐位延時點亮， LED 顯示無閃爍。流程 圖共分為四部分，分別為主程序 流程 圖，定時子程序 流程 圖，顯示子程序 流程 圖和 BCD 子程序 流程 圖。具體見下圖： M A I N完 成 堆 棧 區(qū) 設 T 0 方 式 1 計 數(shù) ,T 1 方 式 1 定 時T L 1 ← 0 D C H ， T H 1 ← 0 C H循 環(huán) 次 數(shù) 8 次 ， 3 0 H ← 0 8存 放 單 元 清 零3 2 H ← 0 0 HT H 0 ← 0 0 H T L 0 ← 0 0 H允 許 T 0 中 斷 ， E T 1 = 1 ，E A = 1 ， T R 1 = 1 ， T R 0 = 1調(diào) 用 顯 示 子 程 序等 待 中 斷 保 護 現(xiàn) 場入 口賦 計 數(shù) 初 值T L 1 ← 0 D C H T H 1 ← 0 C H到 1 s ？3 0 H ← 0 8 H（ 3 2 H ） + 13 2 H = 6 0 s ?3 2 H ← 0恢 復 現(xiàn) 場返 回NNYY 圖 41 主程序 流程圖 圖 42 定時子程序 流程圖 安徽機電職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 23 開 始調(diào) 用 B C D 碼 子 程 序字 型 碼 → P B 口延 時 1 m s4 位 顯 示 完 成 ?返 回N Y 8 1 5 5 初 始 化查 表 得 字 型 碼 開 始取 數(shù) → AA 1 0 0C = 1 ?C 清 零R 2 + 1A + 1 0 0A 1 0YNC 清 零C = 1 ?R 7 + 1NA + 1 0YA → 7 A HR 7 → 7 B HR 2 → 7 C H返 回 圖 43 顯示子程序 流程圖 圖 44 BCD 子程序 流程圖 安徽機電職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 24 AT89C51 編程 定時器 /計數(shù)器工作方式寄存器 (TMOD) 定時器 /計數(shù)器工作方式寄存器 各位定義見表 41 表 41 定時器 /計數(shù)器工作方式寄存器 各位定義表 位 序 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 位符號 GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 其中： GATE－門控位，＝ 0 以運行控制位 TR 啟動定時器；＝ 1 以外中斷請求信號啟動定時器。 C/T－定時方式或計數(shù)方式選擇位，＝ 0 定時工作方式；＝ 1 計數(shù)工作方式。 M1 M0－工作方式選擇位， M1 M0=00 方式 0；＝ 01 方式 1；＝ 10 方式 2；＝ 11 方式 3。 本設計中 T0 方式 1 計數(shù)， T1 方式 1 定時。為把定時器 /計數(shù)器 1 設定為方式 1，則M1M0=01；為實現(xiàn)定時功能，應使 C/T=0； GATE=0；為把定時器 /計數(shù)器 0 設定為方式 1，則 M1M0=01；為實現(xiàn)計數(shù)功能，應使 C/T=1； GATE=0。因此 TMOD 寄存器應初始化為15H。 中斷允許控制寄存器 (IE) 中斷允許控制寄存器 各位定義見表 42 表 42中斷允許控制寄存器 各位定義表 位地址 0AFH 0AEH 0ADH 0ACH 0ABH 0AAH 0A9H 0A8H 位符號 EA / / ES ET1 EX1 ET0 EX0 其中： EA－中斷允許總控制位。 ET0 和 ET1－定時 /計數(shù)中斷允許控制位， ET0(ET1)=0 禁止定時 /計數(shù)中斷 ET0(ET1)=1 允許定時 /計數(shù)中斷。 定時器控制寄存器 (TCON) 定時器控制寄存器 各位定義見表 43 表 43 定時器控制寄存器 各位定義表 位地址 8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88H 位符號 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 其中： 安徽機電職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 25 TR0 和 TR1－定時器運行控制位， TR0(TR1)=0 停止定時器 /計數(shù)器工作， TR0(TR1)=1 啟動定時器 /計數(shù)器工作。 89C51 定時器計數(shù)初值的計算 時鐘計時的關鍵問題是秒的產(chǎn)生，因為秒是最小時鐘 單位，但使用 MCS51 的定時器/計數(shù)器進行定時，即按工作方式 1，其最大定時時間也只能達到 131ms，離 1s 還差很遠。為此，我們把秒計時用硬件定時和軟件計數(shù)相結合的方法實現(xiàn)，即：把定時器的定時時間定為 125ms，這樣計數(shù)溢出 8 次就可得到 1s,而 8 次計數(shù)可用軟件方法實現(xiàn)。為得到 125ms定時，我們可用定時器 /計數(shù)器 0，以工作方式 1 進行，假定單片機為 6MHz 晶振，設計數(shù)初值為 X，則有如下等式 [18]： （ 216X） 1/610612=125103 求得 X=0CDCH 把 0CDCH 分別裝入 TH0 和 TL0 中： TH0=0CH， TL0=0DCH 8155 的初始化及有關編程 8155 的命令 /狀態(tài)寄存器 8155 有一個命令 /狀態(tài)寄存器，實際上就是兩個不同的寄存器，分別存放命令字和狀態(tài)字。但由于對命令寄存器只需要進行寫操作，而對狀態(tài)寄存器只需要進行讀操作，因此把它們編為同一地址，合在一起稱之為命令 /狀態(tài)寄存器 [18]。 命令字 ： 命令字共 8 位，用于定義端口及定時器 /計數(shù)器的工作方式。對命令寄存器只能寫不能讀。格式如 圖 45 所示 ： D 7 D 6 D 5 D 4 D 3 D 2 D 1 D 0A 口 方 式B 口 方 式 0 = 輸 入 1 = 輸 出C 口方 式0 0 = A L T 1 ， 0 1 = A L T 21 0 = A L T 3 ， 1 1 = A L T 4 A 口 中 斷B 口 中 斷0 = 中 斷 禁 止1 = 中 斷 允 許定 時器方 式0 0 = 無 操 作0 1 = 停 止 計 數(shù)1 0 = 計 滿 后 停 止1 1 = 開 始 計 數(shù) 圖 45 8155命令字格式 安徽機電職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 26 狀態(tài)字 ： 狀態(tài)字也是 8 位（但實際只使用 7 位，最高位沒定義）。用于寄存各端口及定時器 /計數(shù)器的工作狀態(tài)。 其格式如圖 46 所示： D 6 D 5 D 4 D 3 D 2 D 1 D 0I N T R AA B FA 口 中 斷 請 求B B FI N T R BA 口 緩 沖 器 滿 / 空B 口 緩 沖 器 滿 / 空B 口 中 斷 允 許I N T R AI N T R BA 口 中 斷 允 許B 口 中 斷 請 求T I M E R定 時 器 中 斷( 計 滿 時 為 高 電平 ， 讀 出 狀 態(tài) 字或 硬 件 復 位 為 低電 平 ) 圖 46 8155 狀態(tài)字格式 8155 初始化 按設計的要求， 8155 的命令字為 03H，各位狀態(tài)見表 44 表 44 8155 命令字各位狀態(tài) 計數(shù)器 B 口 A 口 C 口 B 口 A 口 裝入后啟動 不允許中斷 輸 入 輸 出 輸 出 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 0 0 0 0 1 1 則初始化程序為： LOOP1: MOV DPTR,7F00H 。8155 初始化 MOV A,03H LED 顯示電路有關編程 LED 顯示電路中最重要的是十六進制數(shù)字形代碼表 [13] ，如表 45 所示： 安徽機電職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 27 表 45 十六進制數(shù)字形代碼表 字型 共陽極代碼 共陰極代碼 字型 共陽極代碼 共陰極代碼 0 C0H 3FH 9 90H 6FH 1 F9H 06H A 88H 77H 2 A4H 5BH B 83H 7CH 3 B0H 4FH C C6H 39H 4 99H 66H d A1H 5EH 5 92H 6DH E 86H 79H 6 82H 7DH F BEH 71H 7 F8H 07H 滅 FFH 00H 8 80H 7FH 存儲器及 I/O 口接口地址 本設計中，單片機的程序起始地址為 0000H，定時器 1 的程序存儲器中斷區(qū)中相應中斷的入口地址為 001BH， 8155 的命令 /狀態(tài)寄存器地址為 7F00H， 8155 的 PA 口地址為7F01H， 8155 的 PB 口地址 為 7F02H。 安徽機電職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 28 第 五 章 心率計 的 調(diào)試 調(diào)試方法 以電子線路為基礎的各種電子產(chǎn)品在安裝完成后一般必須進行調(diào)試，才能正常工作。 常常 在調(diào)試過程中往往會出現(xiàn)各種電路故障，經(jīng)過檢測，查處，故障才能排除。調(diào)試主要是包括調(diào)整和測試兩個部分。 調(diào)整主要是對電路參數(shù)的調(diào)整。一般是對電路中可調(diào)元器件，例如電容，電位器、電感等部分進行調(diào)整，使電路達到預定的功能和性能要求。測試主要是對電路的各項技術指標和功能進行測試和試驗，并同設計性能指標相比較，以確定電路是否實現(xiàn)預期的功能。 調(diào)試和測試是相互依賴、互相 補充的。通常稱為調(diào)試，是因為在實際工作中，二者是一項工作的兩個方面。測試、調(diào)整、再測試、再調(diào)整，直到實現(xiàn)電路的設計指標為止。采用適當?shù)姆椒ǎ檎摇⑴袛嗪痛_定故障的具體部位及其原因，是故障檢測的關鍵。 在實際中，我們經(jīng)常采用觀察法來發(fā)現(xiàn)電子線路故障。觀察又分為靜態(tài)觀察法和動態(tài)觀察法。靜態(tài)觀察法是在電子線路通電前主要通過目視檢查找出一些故障。主要是檢查焊點、導線接頭、接插件是否松脫、管腳是否插錯方向或折彎等。當靜態(tài)觀察沒有發(fā)現(xiàn)異常時，可進一步采用動態(tài)觀察法。 動態(tài)觀察法也稱通電觀察法，即給線路通電后，觀察電路內(nèi) 有無打火，冒煙現(xiàn)象，或是聞到電路